Posts de — Março 2011

Motores Passo-A-Passo

Os motores passo-a-passo são úteis para posicionar coisas. Ao contrário dos motores convencionais DC que apenas rodam e rodam quando lhes aplicamos tensão de alimentação, um motor passo-a-passo requer que a corrente através de duas ou mais das suas bobinas mude numa sequência específica. Cada vez que esta sequência é respeitada, o motor passo-a-passo dá um passo, no sentido dos ponteiros do relógio ou no sentido contrário. Com um adequado circuito digital (ou um computador) a fornecer um número adequado de repetições da sequência, o motor mover-se-á o ângulo pretendido. Os motores passo-a-passo são utilizados para movimentar o papel nas impressoras, para posicionar as cabeças de leitura dos discos rígidos dos computadores, e em servomecanismos simples.

Vantagens:

– Move-se em passos discretos e bem definidos
– Mantêm a posição quando desligamos a alimentação

Desvantagens:

– Requer circuitos electrónicos complexos
– Não é muito eficiente

Este motor em particular move-se em passos de 1.8 graus de cada vez. É um exemplo de um motor passo-a-passo híbrido, que tem um rotor magnetizado que também possui dentes de ferro.

O estator tem um conjunto de bobinas (neste caso, oito) cada uma das quais alimenta um pólo simples. Esses pólos, por sua vez, têm quatro dentes cada. As bobinas nos pólos 1, 3, 5 e 7 estão ligadas umas às outras: chamemos-lhe Fase A. Os pólos 2, 4, 6 e 8 estão também ligados uns aos outros e formam a Fase B. Há depois uma ligação exterior a cada extremidade das duas fases e à parte central das bobinas, perfazendo seis fios no total.

O rotor também tem uma série de dentes que correspondem exactamente aos dentes dos pólos da caixa. Contudo, nem todos os dentes do rotor estão alinhados com todos os dentes do estator em qualquer momento! Na realidade, os dentes do rotor estão em dois conjuntos, um frontal e outro traseiro. Estes dois conjuntos rodam metade de um dente um em relação ao outro. Entre estes dois conjuntos existe um íman permanente, e assim o conjunto frontal corresponde a um pólo norte e o conjunto traseiro a um pólo sul. (Tudo isto parece desnecessariamente complexo, e é. As únicas razões é que esta é a única forma de conseguir pequenos passos de rotação e extremamente precisos – neste caso 1.8º de cada vez.)

Se alimentarmos as bobinas da Fase A, o rotor rodará de forma a que os seus dentes se alinhem com os dentes dessa fase. Se alimentarmos a Fase B, o rotor rodará ligeiramente porque os dentes da Fase B não estão alinhados com os da fase A. Se depois retirarmos a alimentação, e o rotor vai-se alinhar com os dentes da Fase B. A seguir alimentamos a Fase A com polaridade inversa, retiramos a alimentação da fase B, alimentamos a Fase B com polaridade inversa, retiramos a alimentação à Fase A, realimentamos a Fase A com polaridade original, e assim completamos um passo! Se escrevermos todas estas etapas como uma forma de passos de dança, será qualquer coisa do estilo: A+A+B+B+A-B+A-A-B-B-A+B-A+
Existem muitas outras variedades de motores passo-a-passo. Alguns não têm ímanes no rotor (são chamados de motores passo-a-passo de relutância comutada), e alguns têm ímanes mas não têm ferro.

Curso Profissional de Electrónica, Automação e Comando
Disciplina de Electricidade e Electrónica
Módulo 11: Electrónica de Potência – 12ª Ano

Ficha de Trabalho Laboratorial

Dimmer

O que faz?

O que o circuito faz é controlar o ângulo de condução do componente electrónico de potência TRIAC.

Fazendo com que ele dispare (entre em condução) em diversos pontos do sinal sinusoidal da rede eléctrica doméstica, é possível aplicar potências diferentes a uma carga (motor, lâmpada incandescente, estufa, secador de cabelos etc.).
Assim, se o disparo for feito no início do semiciclo, todo ele (o semiciclo de potência) poderá ser conduzido para a carga que, assim, receberá potência máxima.
Por outro lado, se o disparo ocorrer no final do semiciclo, apenas uma pequena parcela da energia da rede será conduzida até à carga que, assim, operará com potência reduzida.
Abaixo reproduzem-se as formas de onda, com disparos no início e no final da onda sinusoidal da rede eléctrica (entre esses dois extremos há toda uma gama de potências sob controle do potenciómetro).

Material

– Semicondutor: TIC 226D (para a rede de 220V); o substituto para esse TRIACs pode ser o: BTA12.
– DIAC – qualquer tipo (exemplos: 1N5411 e 40583) .
– Resistências: R1= 10k ohm x 1W; P1= 100k ohm (potenciómetro).
– Condensador: C1= 220 nF (poliéster).
– L1 – Filtro – 40 voltas fio 16 ou 18 em bastão ferrite de 1 cm de diâmetro.
– Diversos: tomada, extensão eléctrica,fios,etc.

Esquema

Funcionamento

Com o potenciómetro P1 na sua posição de valor máximo, o tempo de carga de C1 (condensador de poliéster) até ocorrer o disparo do DIAC (que controla o TRIAC) é maior.

O disparo ocorre quase que no final do semiciclo e a potência entregue ao motor é mínima.

Com R na sua posição de mínimo, a carga de C1 é rápida e o disparo do DIAC ocorre no início do semiciclo. O motor desenvolve praticamente toda a sua potência / a lâmpada acende quase no máximo da sua intensidade luminosa.

A característica importante deste circuito – e essa é a causa pela qual passou a substituir o reóstato original que acompanha o motor das máquinas de costura actuais, por exemplo – é que sendo o controlo feito pela parcela do semiciclo aplicado e não pela amplitude da sua tensão, o binário se mantém-se mesmo em baixas velocidades e o desperdício de energia é muito menor.

Nota: A comutação rápida de SCRs e TRIACs em aparelhos electrónicos causa interferências nos aparelhos de rádio e TV. Essa interferência propaga-se pela rede eléctrica e pode causar sérios problemas. Isso pode ser minimizado com a inserção de um filtro adequado (L1) entre xy mostrado nos esquemas acima. Ele pode ser formado por 40 espiras juntas de fio de cobre esmaltado número 16 ou 18 (AWG) enrolado num bastão de ferrite de diâmetro 1cm e comprimento 4 ou 5 cm.

Características dos componentes semicondutores de potência

Procedimento

Monte o circuito apresentado no esquema desta ficha de trabalho, primeiro na forma de simulação no software Multisim e depois no laboratório.

Para ambas as montagens:

– Coloque o potenciómetro em três posições do seu cursor (início, meio e fim) e, para cada caso:

Esboce as formas de onda da tensão
– Na carga
– No triac
– Meça o ângulo de condução
– Meça Imáx
– Calcule Iavg
– Indique o valor do factor de forma
– Calcule Irms entregue à carga